Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu từ Đại học Thành phố Hồng Kông và Đại học Khoa học & Công nghệ miền Nam (Trung Quốc) đã phát triển một giải pháp thay thế: pin nước thân thiện môi trường có tuổi thọ lý thuyết lên tới hàng thế kỷ.

Điện giải từ khoáng chất “nước muối đậu phụ”

Thay vì dùng axit hoặc kiềm mạnh, các nhà khoa học đã chọn muối trung tính của magie và canxi – vốn là khoáng chất thường dùng trong nước muối để làm đậu phụ. Dung dịch này được duy trì ở mức pH trung tính 7.0, giúp ngăn chặn các phản ứng ăn mòn vốn là nguyên nhân khiến pin nhanh hỏng.

Cực âm bằng polymer hữu cơ

Để hoàn thiện thiết kế, nhóm nghiên cứu thay thế cực âm kim loại truyền thống bằng polymer hữu cơ cộng hóa trị (COPs). Trong số ba cấu trúc được thử nghiệm, vật liệu Hex TADD COP cho thấy khả năng dẫn điện vượt trội nhờ các liên kết hóa học giàu electron. Cực dương được ghép với Prussian blue analog – chất vốn quen thuộc trong ngành sản xuất sơn màu xanh lam.

Kết quả thử nghiệm ấn tượng

Pin mới duy trì ổn định qua 120.000 chu kỳ sạc.

Nếu dùng để sạc điện thoại mỗi ngày, tuổi thọ lý thuyết có thể vượt 300 năm.

Mật độ năng lượng đạt 112,8 mAh/g, mức cao đối với pin hữu cơ dùng dung dịch nước.

Các nhà nghiên cứu nhấn mạnh: “So với các hệ pin nước hiện nay, thiết kế mới mang lại độ bền chu kỳ vượt trội và thân thiện môi trường trong điều kiện trung tính.”

Ý nghĩa môi trường

Dung dịch điện giải trung tính và vật liệu không độc hại giúp pin đáp ứng tiêu chuẩn an toàn quốc tế, giảm rủi ro khi thải bỏ so với pin truyền thống.

Thách thức phía trước

Dù kết quả trong phòng thí nghiệm rất hứa hẹn, sản phẩm vẫn cần giải quyết một số vấn đề trước khi thương mại hóa:

Tăng mật độ năng lượng để phù hợp với thiết bị nhỏ gọn.

Mở rộng quy mô sản xuất polymer hữu cơ.